(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示するための光学パネルにおいて、
前記一方の側から入射する元像からの光を反射する複数の第１反射面であって、互いに平行となるようにして第１配列方向に配列された複数の第１反射面と、
前記複数の第１反射面の他方の側に設けられ、前記第１反射面で反射された元像からの光を反射する複数の第２反射面であって、互いに平行となるようにして、第１配列方向と交差する第２配列方向に配列された複数の第２反射面と、を含み、
前記第１反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜し、前記第２反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜している、光学パネル。
【請求項２】
前記複数の第１反射面を有する第１光学シートと、
前記第１光学シートの他方の側へ配置され、前記複数の第２反射面を有する第２光学シートと、を備える、請求項１に記載の光学パネル。
【請求項３】
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示するための光学パネルにおいて、
第１配列方向に配列された複数の第１光透過部であって、前記一方の側から入射する元像からの光を反射する互いに平行な第１反射面を各々が有した複数の第１光透過部を、含む第１光学シートと、
前記第１光学シートの他方の側へ配置された第２光学シートであって、前記第１配列方向と交差する第２配列方向に配列され、前記第１光学シートを透過した元像からの光を反射する互いに平行な第２反射面を各々が有した複数の第２光透過部を、含む第２光学シートと、を備え、
前記第１反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜し、前記第２反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜している、光学パネル。
【請求項４】
前記第１配列方向に沿った前記第１光透過部の幅は、前記他方の側の端部において前記一方の側の端部よりも狭く、前記第２配列方向に沿った前記第２光透過部の幅は、前記他方の側の端部において前記一方の側の端部よりも狭くなっている、請求項３に記載の光学パネル。
【請求項５】
前記第１光学シートへの法線方向および前記第１配列方向の両方に平行な前記第１光学シートの断面において、前記第１光透過部の前記一方の側の端部における前記第１配列方向に沿った幅をＷ１ａとし、前記第１光透過部の前記他方の側の端部における前記第１配列方向に沿った幅をＷ１ｂとし、前記第１光学シートへの法線方向に沿った前記第１光透過部の高さをＨ１とすると、次の式（１）、（２）、（３）および（４）が満たされ、
θ1y1  ＝  arctan （ （ W1a - W1b ） / H1 ）     --- 式（１）
θ1y2  ＝  arctan （ W1b / H1 ）   --- 式（２）
θ1x  ＝  arctan （ W1a / H1 ）    --- 式（３）
( ２ × θ1y1 ) + θ1y2 ＞ θ1x    --- 式（４）
前記第２光学シートへの法線方向および前記第２配列方向の両方に平行な前記第２光学シートの断面において、前記第２光透過部の前記一方の側の端部における前記第２配列方向に沿った幅をＷ２ａとし、前記第２光透過部の前記他方の側の端部における前記第２配列方向に沿った幅をＷ２ｂとし、前記第２光学シートへの法線方向に沿った前記第２光透過部の高さをＨ２とすると、次の式（５）、（６）、（７）および（８）が満たされる、
θ2y1  ＝  arctan （ （ W2a - W2b ） / H2 ）    --- 式（５）
θ2y2  ＝  arctan （ W2b / H2 ）   --- 式（６）
θ2x  ＝  arctan （ W2a / H2 ）    --- 式（７）
( ２ × θ2y1 ) + θ2y2 ＞ θ2x    --- 式（８）
請求項３または４に記載の光学パネル。
【請求項６】
前記第１光学シートは、隣り合う二つの前記第１光透過部の間に、前記第１光透過部よりも低屈折率の樹脂を用いて形成された、第１低屈折率部を、さらに有し、
前記第２光学シートは、隣り合う二つの前記第２光透過部の間に、前記第２光透過部よりも低屈折率の樹脂を用いて形成された、第２低屈折率部を、さらに有する、請求項２〜５のいずれか一項に記載の光学パネル。
【請求項７】
前記低屈折率部の前記樹脂中に、光吸収性を有した粒子が分散されている、請求項６に記載の光学パネル。
【請求項８】
前記第１光学シートの一方の側の面が、レンズを構成している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記レンズの光軸が、前記光学パネルの法線方向と平行となっている、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学パネルを備える、表示装置。
【請求項１１】
光学パネルの一方の側に配置されたレンズシートをさらに備える、請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記レンズシートの光軸が、前記光学パネルの法線方向と平行となるように、前記レンズシートおよび前記光学パネルが配置されている、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
元像は、前記光学パネルの法線方向に沿って前記光学パネルと対面する位置に配置される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示するための光学パネル、及び、この光学パネルを有した表示装置に関する。とりわけ、本発明は、表示装置を小型化することができる光学パネル、及び、この光学パネルを有した表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示する装置が知られている。特許文献１に開示された光学結像装置は、並列配列された帯状の反射部を多数有した光制御パネルを二つ有している。各制御パネルにおいて、多数の光反射部は、反射面がパネルの法線方向と平行となるよう、配置されている。二枚の光制御パネルは、光反射部の配列方向が直交するようにして、重ねられている。特許文献１の光学結像装置によれば、各光制御パネルの光反射部にて立体モデルからの光を反射することにより、光制御パネルのパネル面を中心として立体モデルと面対称な位置に、当該立体モデルの像を結像することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８１３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、光学パネルの法線方向に沿うように配列された光反射部の間から、元像が直接観察され得る。したがって、特許文献１に開示された装置では、再生像とともに元像が観察されることを防止するため、光学パネルの法線方向に沿って当該光学パネルに対面しない位置に元像を配置する必要がある。このため、特許文献１に開示された表示装置は、大型化してしまっている。
【０００５】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、表示装置が大型化してしまうことを効果的に防止することができる光学パネル、及び、当該光学パネルを有した表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による第１の光学パネルは、
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示するための光学パネルにおいて、
前記一方の側から入射する元像からの光を反射する複数の第１反射面であって、互いに平行となるようにして第１配列方向に配列された複数の第１反射面と、
前記複数の第１反射面の他方の側に設けられ、前記第１反射面で反射された元像からの光を反射する複数の第２反射面であって、互いに平行となるようにして、第１配列方向と交差する第２配列方向に配列された複数の第２反射面と、を含み、
前記第１反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜し、前記第２反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜している。
【０００７】
本発明による第１の光学パネルが、前記複数の第１反射面を有する第１光学シートと、前記第１光学シートの他方の側へ配置され、前記複数の第２反射面を有する第２光学シートと、を備えるようにしてもよい。
【０００８】
本発明による第２の光学パネルは、
一方の側から入射する元像からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過し、他方の側へ像を表示するための光学パネルにおいて、
第１配列方向に配列された複数の第１光透過部であって、前記一方の側から入射する元像からの光を反射する互いに平行な第１反射面を各々が有した複数の第１光透過部を、含む第１光学シートと、
前記第１光学シートの他方の側へ配置された第２光学シートであって、前記第１配列方向と交差する第２配列方向に配列され、前記第１光学シートを透過した元像からの光を反射する互いに平行な第２反射面を各々が有した複数の第２光透過部を、含む第２光学シートと、を備え、
前記第１反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜し、前記第２反射面は、前記光学パネルの法線方向に対して傾斜している。
【０００９】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１配列方向に沿った前記第１光透過部の幅は、前記他方の側の端部において前記一方の側の端部よりも狭く、前記第２配列方向に沿った前記第２光透過部の幅は、前記他方の側の端部において前記一方の側の端部よりも狭くなっていてもよい。
【００１０】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１配列方向に沿った前記第１光透過部の幅は、前記一方の側から前記他方の側へ向けて狭くなるようにのみ変化し、前記第２配列方向に沿った前記第２光透過部の幅は、前記一方の側から前記他方の側へ向けて狭くなるようにのみ変化するようにしてもよい。
【００１１】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１配列方向に沿った前記第１光透過部の幅は、前記一方の側から前記他方の側へ向けて狭くなるように変化し続け、前記第２配列方向に沿った前記第２光透過部の幅は、前記一方の側から前記他方の側へ向けて狭くなるように変化し続けるようにしてもよい。
【００１２】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１光透過部は、前記第１光学シートへの法線方向および前記第１配列方向の両方に平行な前記第１光学シートの断面において、台形形状となっており、前記第２光透過部は、前記第２光学シートへの法線方向および前記第２配列方向の両方に平行な前記第２光学シートの断面において、台形形状となっていてもよい。
【００１３】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１光透過部がなす前記台形形状の一つの側辺であって、当該第１光透過部の前記第１反射面に対向する面に対応する側辺は、当該台形形状の上底および下底と直交し、前記第２光透過部がなす前記台形形状の一つの側辺であって、当該第２光透過部の前記第２反射面に対向する面に対応する側辺は、当該台形形状の上底および下底と直交するようにしてもよい。
【００１４】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記第１光学シートへの法線方向および前記第１配列方向の両方に平行な前記第１光学シートの断面において、前記第１光透過部の前記一方の側の端部における前記第１配列方向に沿った幅をＷ１ａとし、前記第１光透過部の前記他方の側の端部における前記第１配列方向に沿った幅をＷ１ｂとし、前記第１光学シートへの法線方向に沿った前記第１光透過部の高さをＨ１とすると、次の式（１）、（２）、（３）および（４）が満たされ、
θ1y1  ＝  arctan （ （ W1a - W1b ） / H1 ）     --- 式（１）
θ1y2  ＝  arctan （ W1b / H1 ）   --- 式（２）
θ1x  ＝  arctan （ W1a / H1 ）    --- 式（３）
( ２ × θ1y1 ) + θ1y2 ＞ θ1x    --- 式（４）
前記第２光学シートへの法線方向および前記第２配列方向の両方に平行な前記第２光学シートの断面において、前記第２光透過部の前記一方の側の端部における前記第２配列方向に沿った幅をＷ２ａとし、前記第２光透過部の前記他方の側の端部における前記第２配列方向に沿った幅をＷ２ｂとし、前記第２光学シートへの法線方向に沿った前記第２光透過部の高さをＨ２とすると、次の式（５）、（６）、（７）および（８）が満たされるようにしてもよい。
θ2y1  ＝  arctan （ （ W2a - W2b ） / H2 ）    --- 式（５）
θ2y2  ＝  arctan （ W2b / H2 ）   --- 式（６）
θ2x  ＝  arctan （ W2a / H2 ）    --- 式（７）
( ２ × θ2y1 ) + θ2y2 ＞ θ2x    --- 式（８）
【００１５】
本発明による第２の光学パネルにおいて、
前記第１光学シートは、隣り合う二つの前記第１光透過部の間に、前記第１光透過部よりも低屈折率の樹脂を用いて形成された、第１低屈折率部を、さらに有し、
前記第２光学シートは、隣り合う二つの前記第２光透過部の間に、前記第２光透過部よりも低屈折率の樹脂を用いて形成された、第２低屈折率部を、さらに有するようにしてもよい。
【００１６】
本発明による第２の光学パネルにおいて、前記低屈折率部の前記樹脂中に、光吸収性を有した粒子が分散されていてもよい。
【００１７】
本発明による第１または第２の光学パネルにおいて、前記第１光学シートの一方の側の面が、レンズを構成していてもよい。
【００１８】
本発明による第１または第２の光学パネルにおいて、前記レンズの光軸が、前記光学パネルの法線方向と平行となっていてもよい。
【００１９】
本発明による表示装置は、上述した本発明による第１および第２の光学パネルのいずれかを備える。
【００２０】
本発明による表示装置が、光学パネルの一方の側に配置されたレンズシートをさらに備えるようにしてもよい。
【００２１】
本発明による表示装置において、前記レンズシートの光軸が、前記光学パネルの法線方向と平行となるように、前記レンズシートおよび前記光学パネルが配置されていてもよい。
【００２２】
本発明による表示装置において、元像は、前記光学パネルの法線方向に沿って前記光学パネルと対面する位置に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光学パネルの反射面が、光学パネルの法線方向に対して傾斜している。したがって、光学パネルの法線方向に沿って当該光学パネルに対面する位置に元像を配置した場合でも、元像が観察され得ない方向から再生された像を観察することができる。このため、光学パネルの近傍に元像を配置することができ、これにより、表示装置を小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、表示装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の表示装置を示す縦断面図である。
【図３】図３は、図１の表示装置に組み込まれた光学パネルを示す部分斜視図である。
【図４】図４は、図３の光学パネルに組み込まれた光学シートを、その法線方向および光透過部の配列方向の両方に沿った断面において、示す図である。
【図５】図５は、図４と同様の断面において光学シートを示す断面図であって、光学シートの光透過部を反射面で一回反射して透過し、像を形成する光の光路を説明するための図である。
【図６】図６は、図４と同様の断面において光学シートを示す断面図であって、光学シートの光透過部を反射せず（素抜けして）透過し、意図しない像（ゴースト）を形成する光の光路を説明するための図である。
【図７】図７は、図４と同様の断面において光学シートを示す断面図であって、光学シートの光透過部を二回反射して透過し、意図しない像（ゴースト）を形成する光の光路を説明するための図である。
【図８】図８は、図４と同様の断面内の各方向からどのような像が観察され得るかを説明するための図である。
【図９】図９は、図２に対応する図であって、光学パネルおよび表示装置の一変形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２６】
図１〜図８は、本発明による一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１および図２は、表示装置を示す斜視図および縦断面図である。図３は、表示装置に組み込まれた光学パネルを示す部分斜視図である。図４〜図８は、光学パネルに組み込まれた光学シートを示す断面図である。
【００２７】
図１および図２に示すように、表示装置１０は、一方の側から入射する元像（元となる像）９１からの光の進行方向を変えて他方の側へ透過させる光学パネル２０と、光学パネル２０を支持するケーシング１５と、を有している。図示された表示装置１０において、円錐形状の立体モデルが元像９１としてケーシング１５内に配置されている。したがって、図示する例においては、ケーシング１５の内側が、光学パネル２０の一方の側、すなわち入光側であって、ケーシングの外側が、光学パネル２０の他方の側である。光学パネル２０は、そのパネル面に平行な異なる二方向ｄａ，ｄｂに元像９１からの光を反射することにより、光学パネル２０の他方の側、すなわち出光側に実像である元像と同一の虚像９２を結像する。
【００２８】
ケーシング１５は、箱状に形成されており、上面１５ａに光学パネル２０を支持している。元像９１となる物体（円錐）は、ケーシング１５内において、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って光学パネル２０に対面する位置に配置されている。光学パネル２０によって結像される虚像９２は、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄから傾斜した方向に向けて再生され、且つ、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って光学パネル２０に対面しない位置に再生されるようになっている。
【００２９】
なお、本明細書において、「パネル」、「シート」、「フィルム」、「板」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」はフィルムや板とも呼ばれ得るような部材も含む概念である。一具体例として、「光学シート」には、「光学フィルム」と呼ばれる部材も含まれる。
【００３０】
また、本明細書において、「シート面（フィルム面、板面、パネル面）」とは、対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面のことを指す。
【００３１】
さらに、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「対称」、「台形」等の用語については、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
【００３２】
以下、光学パネル２０の構成および作用効果についてさらに詳述していく。図３に示すように光学パネル２０は、第１光学シート３０と、第１光学シート３０の他方の側、すなわち出光側に配置された第２光学シート４０と、第１光学シート３０の一方の側、すなわち入光側に配置されたレンズシート（レンズ光学素子）５０と、を有している。図示された例において、第１光学シート３０のシート面、第２光学シート４０のシート面およびレンズシート５０のシート面が互いと平行になるように、第１光学シート３０、第２光学シート４０およびレンズシート５０が配置されている。結果として、光学パネルのパネル面、第１光学シート３０のシート面、第２光学シート４０のシート面およびレンズシート５０のシート面は、互いに平行となっている。また、光学パネルのパネル面への法線方向ｎｄ、第１光学シート３０のシート面への法線方向ｎｄ、第２光学シート４０のシート面への法線方向ｎｄ、および、レンズシート５０のシート面への法線方向ｎｄは、互いに平行となっている。
【００３３】
最初に、最も一方の側、すなわち、最も入光側に配置されて元像９１と直面するレンズシート５０について、説明する。まず、レンズシートとは、屈折または反射によって光を発散または集束させるレンズ光学機能を有した光学素子である。ただし、ここで用いるレンズシートは、厳密な意味で発散または集束させるレンズ光学機能、例えば入射する平行光束を厳密な意味で一点に集束させるレンズ光学機能を、有している必要はない。レンズシート５０を光学パネル２０に組み込んだ際に、後述する表示装置１０の作用、すなわち、表示装置１０による像９２の再生を十分に行うことができる限りにおいて、当該レンズシート５０はレンズ光学機能を有した光学素子であると取り扱う。
【００３４】
とりわけここで説明するレンズシート５０は、図２に示すように、光を集束させる凸レンズと同様の光学機能を有した光学素子として構成されている。図２に示すように、レンズシート５０を光学パネル２０に設けることによって、当該レンズシート５０の光軸ｏｄ上の任意の位置ｐａからの発散光を、当該レンズシート５０の光軸ｏｄ上における当該位置ｐａよりも光学パネル２０から離間した位置ｐｂからの発散光と同様に整形することができる。すなわち、図２に示すように、レンズシート５０を光学パネル２０に設けることによって、実際には光学パネル２０の近傍に位置する元像９１からの光Ｌ２１が、光学パネル２０からより遠く離れた位置に配置されており且つ元像を拡大した形状の仮想元像９１ａから射出される光と同様の光路で、レンズシート５０の他側（出光側）に位置する第１光学シート３０および第２光学シート４０に入射するようになる。
【００３５】
ここで説明する構成では、レンズシート５０の光軸ｏｄが、光学パネル２０の法線方向ｎｄと平行となっている。したがって、光軸ｏｄ上の点から発散する光の進行方向を、収差による悪影響を極めて効果的に抑制しながら、変化させることができる。そして、図２に示すように、元像９１は、レンズシート５０の光軸ｏｄ上に配置されている。さらには、円錐形状からなる元像９１は、レンズシート５０の光軸ｏｄを中心軸として回転対称となるように配置されている。したがって、レンズシート５０に起因した収差の影響を効果的に防止することによって、再生される像９２の歪み、変形、変色等を効果的に防止することが可能となる。
【００３６】
なお、レンズシートの光軸とは、当該レンズシートによって平行光束を集束または発散させる場合に、集束光束および発散光束の中心となる軸線である。図示された例では、レンズシート５０の光軸ｏｄは、レンズシート５０のシート面への法線方向ｎｄに沿って延びている。そして、光軸ｏｄは、レンズシート５０の中心を通過して延びている。
【００３７】
図２および図３に示された例において、レンズシート５０は、フレネルレンズとして構成されている。このフレネルレンズとして構成されたレンズシート５０は、凸レンズと同様の光学機能を発揮することを意図されている。レンズシート５０は、同心円状に延びる単位レンズ５１、さらに詳しく説明すると、光軸ｏｄを中心とした半径の異なる円上を延びる単位レンズ５１を有している。単位レンズ５１のレンズ面５１ａの傾斜角度は、光軸ｏｄからの距離に応じて異なっている。より具体的には、単位レンズ５１が光軸ｏｄから離間するに連れて、当該単位レンズ５１のレンズ面５１ａは、レンズシート５０のシート面に対して立ち上がってくる。
【００３８】
このようなレンズシート５０は、硬化することによって単位レンズ５１を構成するようになる単位レンズ構成組成物、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有したエポキシアクリレートプレポリマー等を用いて、作製され得る。具体的には、単位レンズ５１の構成（配置、形状等）に対応した凹部を有した型ロールを準備する。当該型ロールとニップロールとの間に基材シートを送り込み、該基材シートの送り込みに合わせて、単位レンズ構成組成物を型ロールと基材シートとの間に供給する。その後、基材シート上に供給された未硬化状態で液状の単位レンズ構成組成物が型ロールの凹部に充填されるように、型ロールおよびニップロールで該単位レンズ構成組成物を押圧する。このようにして基材シートと型ロールとの間に未硬化で液状の単位レンズ構成組成物を充填した後、電離放射線を照射して該単位レンズ構成組成物を硬化（固化）させることによって単位レンズ５１を形成することができる。
【００３９】
次に、第１光学シート３０および第２光学シート４０について説明する。第１光学シート３０は、シート状の第１基部３１と、第１基部３１上に配列された第１光透過部３５と、を有しており、第２光学シート４０は、シート状の第２基部４１と、第２基部４１上に配列された第２光透過部４５と、を有している。以下において光学シート３０，４０についてさらに詳述するが、以下の説明において、「第１」および「第２」との用語を用いることなく３０番台と４０番台の符号を列記して説明する場合、例えば「光学シート３０，４０」、「基部３１，４１」、「光透過部３５，４５」との用語を用いて説明する場合には、第１光学シート３０および第２光学シート４０の双方に当てはまる説明である。とりわけ図示された本実施の形態では、第１光学シート３０および第２光学シート４０が互いに同一に構成されている。そして、図４〜図８は、同一に構成された第１光学シート３０および第２光学シート４０の両方を示す図となっている。
【００４０】
基部３１，４１は、光透過部３５，４５を支持する層であり、適度な強度および適度な透明性を有するように、適宜構成される。一例として、基部３１，４１の厚さを２０μｍ〜２００μｍとすることができ、このような基部３１，４１として、例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用いることができる。二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムは、適度な透明性と、紫外線照射処理や加熱処理等に対する耐久性と、を有している点で、基部３１，４１としての適用に好適である。
【００４１】
図３に示すように、光透過部３５，４５は、基部３１，４１の他方の側の面（出光側面）上に、当該面と平行な配列方向ｄａ，ｄｂに沿って、配列されている。光透過部３５，４５は、その配列方向ｄａ，ｄｂと交差する方向であって基部３１，４１の他方の側の面と平行な方向に、線状に延びている。とりわけ図示する例においては、光透過部３５，４５は、配列方向ｄａ，ｄｂと直交する方向に直線状に延びている。光透過部３５，４５は、基部３１，４１上に隙間無く配列されていてもよいし、図４に示すように、隙間をあけて基部３１，４１上に配列されていてもよい。
【００４２】
第１光学シート３０の各第１光透過部３５は、一方の側から入射する元像９１からの光を反射する第１反射面３６を有しており、第２光学シート４０の各第２光透過部４５は、一方の側から入射する元像９１からの光を反射する第２反射面４６を有している。第１光学シート３０に含まれる多数の第１光透過部３５の間において、第１反射面３６は互いに平行となっている。また、第２光学シート４０に含まれる多数の第２光透過部４５の間において、第２反射面４６は互いに平行となっている。
【００４３】
図３によく示されているように、第１光学シート３０および第２光学シートは、第１光透過部３５の配列方向ｄａと第２光透過部４５の配列方向ｄｂとが交差するようにして、互いに重ねて配置されている。とりわけ、本実施の形態では、第１光透過部３５の配列方向ｄａと第２光透過部４５の配列方向ｄｂとが直交するようにして、第１光学シート３０および第２光学シートが互いに対して位置決めされている。
【００４４】
ここで説明する形態において、第１光学シート３０は、隣り合う二つの第１光透過部３５の間に配置された第１低屈折率部３８を有し、第２光学シート４０は、隣り合う二つの第２光透過部４５の間に配置された第２低屈折率部４８を有している。図３および図４に示すように、低屈折率部３８，４８は、基部３１，４１上に、光透過部３８，４８と隣接して、配列方向ｄａ，ｄｂに光透過部３８，４８と交互に配列されている。また、低屈折率部３８，４８は、その配列方向ｄａ，ｄｂと交差する方向であって基部３１，４１の他方の側の面と平行な方向に、線状に延びている。すなわち、低屈折率部３８，４８は、光透過部３５，４５と同様にストライプ配列にて、基部４０上に配列されている。
【００４５】
第１低屈折率部３８は、第１光透過部３５よりも低屈折率の樹脂を用いて形成され、第１低屈折率部３８と第１光透過部３５との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射を引き起こすことを意図されている。同様に、第２低屈折率部４８は、第２光透過部４５よりも低屈折率の樹脂を用いて形成され、第２低屈折率部４８と第２光透過部４５との界面での反射、とりわけ屈折率差に起因した全反射を引き起こすことを意図されている。
【００４６】
図４に示すように、本実施の形態では、第１光学シート３０の第１低屈折率部３８および第２光学シート４０の第２低屈折率部４８は、ともに、光透過部３５，４５よりも低屈折率の樹脂からなる主部３９ａ，４９ａと、主部３９ａ，４９ａ中に分散され光吸収粒子３９ｂ，４９ｂと、を含んでいる。光吸収粒子３９ｂ，４９ｂは、可視光を吸収する機能を有した粒状物であり、これにより、光学シート３０，４０において、光透過部３５，４５と低屈折率部３８，４８との界面で反射せずに低屈折率部３８，４８内に入射した光を光吸収粒子３９ｂ，４９ｂで吸収することができる。ここで説明した光学シート３０，４０では、このような光吸収粒子３９ｂ，４９ｂの可視光吸収機能によって、表示される像のコントラストを向上させることができる。
【００４７】
次に、主として図４〜図７を参照しながら、光透過部３５，４５および低屈折率部３８，４８の断面形状について、説明する。図４は、光学シート３０，４０の光透過部３５，４５の配列方向ｄａ，ｄｂおよび光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに沿った断面（光学シートの主切断面とも呼ぶ）において、光学シート３０，４０を示す図である。なお、ここで説明する光透過部３５，４５および低屈折率部３８，４８の断面形状は、その長手方向に沿って、言い換えるとその配列方向ｄａ，ｄｂに直交する方向に沿って、一定となっている。
【００４８】
図４〜図７に示すように、第１光学シートの主切断面において、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、他方の側（出光側）の端部において一方の側（入光側）の端部よりも狭くなっており、第２光学シートの主切断面において、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、他方の側の端部において一方の側の端部よりも狭くなっている。すなわち、出光側端部における第１光透過部３５の幅Ｗ１ｂは、入光側端部における第１光透過部３５の幅Ｗ１ａよりも狭くなっており、出光側端部における第２光透過部４５の幅Ｗ２ｂは、入光側端部における第２光透過部４５の幅Ｗ２ａよりも狭くなっている。このような構成によれば、後述するように、光透過部３５，４５内で反射することなく当該光透過部３５，４５を透過する光に起因した最もはっきりと視認され得るゴーストが観察されない方向から、意図した像９２を観察することが可能となる。
【００４９】
とりわけ、図４〜図７に示した例では、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるようにのみ変化し、広くなるように変化することはない。同様に、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるようにのみ変化し、広くなるように変化することはない。また、図４〜図７に示した例では、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の幅Ｗ１は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるように変化し続け、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の幅Ｗ２は、一方の側（入光側）から他方の側（出光側）へ向けて狭くなるように変化し続けている。
【００５０】
さらに、図４〜図７に示した例では、第１光透過部３５の一方の側から他方の側へ伸びる面は、第１光学シートの主切断面において、直線状に形成されており、第２光透過部４５の一方の側から他方の側へ伸びる面は、第２光学シートの主切断面において、直線状に形成されている。さらに、図４〜図７に示すように、第１光透過部３５は、第１光学シートの主切断面において、台形形状となっており、第２光透過部４５は、第２光学シートの主切断面において、台形形状となっている。光透過部３５，４５の断面形状をなす台形形状は、上底が光学シートの他方の側の面３０ｂ，４０ｂをなすように配置され、下底が一方の側に配置されている。
【００５１】
そして、本実施の形態では、第１光学シートの主切断面において、第１光透過部３５の一方の側から他方の側へ伸びる二つの面３６，３７のうちの一方によって、元像９１からの光を反射して像９２を他方の側へ結像する第１反射面３６が構成されている。同様に、第２光学シートの主切断面において、第２光透過部４５の一方の側から他方の側へ伸びる二つの面４６，４７のうちの一方によって、元像９１からの光を反射して像９２を他方の側へ結像する第２反射面４６が構成されている。
【００５２】
図４〜図７に示すように、第１光透過部３５がなす台形形状の第１反射面３６に対応する一つの側辺は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第１光学シート３０のシート面への法線方向）に対して傾斜しており、第２光透過部４５がなす台形形状の第２反射面４６に対応する一つの側辺は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第２光学シート４０のシート面への法線方向）に対して傾斜している。すなわち、第１光透過部３５の第１反射面３６は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第１光学シートのシート面への法線方向）に対して傾斜しており、第２光透過部４５の第２反射面４６は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第２光学シート４０のシート面への法線方向）に対して傾斜している。
【００５３】
一方、図４〜図７に示すように、第１光透過部３５がなす台形形状の一つの側辺であって、当該第１光透過部３５の第１反射面３６に対向する対向面３７に対応する側辺は、当該台形形状の上底および下底と直交し、第２光透過部４５がなす台形形状の一つの側辺であって、当該第２光透過部４５の第２反射面４６に対向する対向面４７に対応する側辺は、当該台形形状の上底および下底と直交している。すなわち、第１光透過部３５の第１対向面３７は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第１光学シートのシート面への法線方向）と平行に延び、第２光透過部４５の第２対向面４７は、光学パネル２０のパネル面への法線方向（本例では、第２光学シート４０のシート面への法線方向）と平行に延びている。
【００５４】
加えて、本実施の形態による光学パネル２０においては、意図しない像が実質的に現れていない角度域Ａｓ、言い換えると、光透過部３５，４５内で反射することなく当該光透過部３５，４５を透過する透過光に起因したゴースト、および、光透過部３５，４５内で二回反射して当該光透過部３５，４５を透過する透過光に起因したゴーストのいずれもが観察されない角度域Ａｓを確保するため、次のように構成されている。まず、第１光学シートの主切断面において、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の一方の側の端部（入光側端部）における幅Ｗ１ａと、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の他方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ１ｂと、第１光学シートへの法線方向ｎｄに沿った第１光透過部３５の高さＨ１と、が次の式（ａ）〜（ｄ）を満たすようになっている。同様に、第２光学シートの主切断面において、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の一方の側の端部（入光側端部）における幅Ｗ２ａと、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の他方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ２ｂと、第２光学シートへの法線方向ｎｄに沿った第２光透過部４５の高さＨ２と、が次の式（ｅ）〜（ｈ）を満たすようになっている。式（ａ）〜（ｄ）、或いは、式（ｅ）〜（ｈ）が満たされる場合、意図しない像が実質的に現れていない状態で、言い換えると後述する光透過部３５，４５で反射しない透過光に起因したゴーストおよび光透過部３５，４５で二回反射した透過光に起因したゴーストのいずれもが観察されない方向から、意図した像９２を観察することが可能となる。
θ1y1  ＝  arctan （ （ W1a - W1b ） / H1 ）     --- 式（ａ）
θ1y2  ＝  arctan （ W1b / H1 ）   --- 式（ｂ）
θ1x  ＝  arctan （ W1a / H1 ）    --- 式（ｃ）
( ２ × θ1y1 ) + θ1y2 ＞ θ1x    --- 式（ｄ）
θ2y1  ＝  arctan （ （ W2a - W2b ） / H2 ）    --- 式（ｅ）
θ2y2  ＝  arctan （ W2b / H2 ）   --- 式（ｆ）
θ2x  ＝  arctan （ W2a / H2 ）    --- 式（ｇ）
( ２ × θ2y1 ) + θ2y2 ＞ θ2x    --- 式（ｈ）
【００５５】
ところで、図示された例においては、隣り合う二つの光透過部３５，４５は、配列方向ｄａ，ｄｂに沿って隙間をあけて配置されている。このため、隣り合う二つの光透過部３５，４５に設けられた低屈折率部３８，４８は、光学シートの主切断面において、四角形形状、とりわけ、台形形状となっている。低屈折率部３８，４８の断面形状をなす台形形状は、上底が一方の側に配置され、下底が光学シート３０，４０の他方の側の面３０ｂ，４０ｂをなすように配置されている。すなわち、光透過部３５，４５の断面形状をなす台形形状の上底と、低屈折率部３８，４８の断面形状をなす台形形状の下底と、によって、光学シート３０，４０の他方の側の面（出光側面）３０ｂ，４０ｂを形成している。一方、光学シート３０，４０の一方の側の面（入光側面）３０ａ，４０ａは、基部３１，４１によって形成されている。この結果、各光学シート３０，４０は、非常に取り扱い易い、二つの平行な主面を有したシート状の光学部材として構成されている。
【００５６】
ただし、このような例に限られず、隣り合う二つの光透過部３５，４５が、配列方向ｄａ，ｄｂに沿って隣接して配置されていてもよい。この例によれば、隣り合う二つの光透過部３５，４５に設けられた低屈折率部３８，４８は、光学シートの主切断面において、三角形形状、とりわけ、直角三角形形状となる。このような例においても、光学シート３０，４０が、二つの平行な主面を有したシート状の光学部材として構成され得る。
【００５７】
また、本件発明らが鋭意実験を行ったところ、第１光学シートの主切断面において、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の一方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ１ａと、第１配列方向ｄａに沿った第１光透過部３５の他方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ１ｂと、第１光学シートへの法線方向ｎｄに沿った第１光透過部３５の高さＨ１とが、四捨五入によって少数第１位までの数値で評価した際に、次の関係を満たすことが好ましいことが知見された。
２．０ ≦ Ｈ１／Ｗ１ａ ≦ ５．０
１．５ ≦ Ｗ１ａ／Ｗ１ｂ ≦ ３．５
同様に、第２光学シートの主切断面において、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の一方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ２ａと、第２配列方向ｄｂに沿った第２光透過部４５の他方の側の端部（出光側端部）における幅Ｗ２ｂと、第２光学シートへの法線方向ｎｄに沿った第２光透過部４５の高さＨ２とが、四捨五入によって少数第１位までの数値で評価した際に、次の関係を満たすことが好ましいことが知見された。
２．０ ≦ Ｈ２／Ｗ２ａ ≦ ５．０
１．５ ≦ Ｗ２ａ／Ｗ２ｂ ≦ ３．５
以上の関係が満たされるように光透過部３５，４５が設計される場合には、後述する実質的にゴーストが観察されない観察角度域Ａｓを十分な大きさに確保することができるとともに、像９２を再生する光の透過率を十分な値とすることができ、さらに、光透過部３５，４５を含む光学シート３０，４０を賦型により安価に作製することができる。
【００５８】
以上のような構成からなる光学シート３０，４０は、一例として、つぎのようにして製造され得る。
【００５９】
まず、光透過部３５，４５は、硬化することによって光透過部３５，４５を構成するようになる光透過部構成組成物、例えば、電子線、紫外線等の電離放射線により硬化する特徴を有したエポキシアクリレートプレポリマー等を用いて、作製され得る。具体的には、低屈折率部３８，４８の構成（配置、形状等）に対応した凸部を有した型ロール、言い換えると、光透過部３５，４５の構成（配置、形状等）に対応した凹部を有した型ロールを準備する。当該型ロールとニップロールとの間に基部３１，４１をなすようになる基材シートを送り込み、該基材シートの送り込みに合わせて、光透過部構成組成物を型ロールと基材シートとの間に供給する。その後、基材シート上に供給された未硬化状態で液状の光透過部構成組成物が型ロールの凹部に充填されるように、型ロールおよびニップロールで該光透過部構成組成物を押圧する。このとき、型ロールの凹部の深さより厚くなるように、すなわち、型ロールと基材シートとが接触しないように、光透過部構成組成物を基材シート上に供給しておくことによって、光透過部３５，４５と一体的に形成されるシート状部が基材シートとともに、基部３１，４１を形成するようになる。このようにして基材シートと型ロールとの間に未硬化で液状の光透過部構成組成物を充填した後、電離放射線を照射して該光透過部構成組成物を硬化（固化）させることによって光透過部３５，４５を形成することができる。
【００６０】
次に、低屈折率部３８，４８は、硬化することによって主部３９ａ，４９ａをなすようになる電離放射線により硬化する特徴を有したウレタンアクリレートプレポリマー等と、例えばカーボンブラック等を含む光吸収粒子３９ｂ，４９ｂと、を含んだ未硬化で液状の低屈折率部構成組成物を用いて、作製され得る。まず、先に形成された光透過部３５，４５上に低屈折率部構成組成物を供給する。その後、隣り合う光透過部３５，４５の間に形成された溝、すなわち、型ロールの凸部に対応していた部分の内部に、ドクターブレードを用いながら、低屈折率部構成組成物を充填しつつ、該溝外に溢出した余剰分の低屈折率部構成組成物を掻き落としていく。その後、光透過部３５，４５の間の低屈折率部構成組成物に電離放射線を照射して硬化させることにより、低屈折率部３８，４８が形成される。これにより、基部３１，４１と、基部上にストライプ状に配列された光透過部３５，４５および低屈折率部３８，４８と、を有する光学シート３０，４０が作製される。
【００６１】
次に、以上のように構成された表示装置１０、並びに、光学シート３０，４０およびレンズシート５０を含む光学パネル２０の作用効果について説明する。
【００６２】
図１および図２に示すように、ケーシング１５に支持された光学パネル２０の一方の側（入光側）に、表示対象である元となる像、すなわち元像９１が配置される。図１および図２に示された例においては、円錐が元像９１として、ケーシング１５内に配置されている。既に説明したように、ケーシング１５内において、元像９１は、光学パネル２０の法線方向ｎｄに沿って当該光学パネル２０に対面する位置に配置されている。また、元像９１は、光学パネル２０のレンズシート５０の光軸ｏｄ上に配置され、さらには、この光軸ｏｄを中心として対称となるように配置されている。
【００６３】
図３に示すように、元像９１からの光は、光学パネル２０へ一方の側から入射し、進行方向を変化させて光学パネル２０を透過し、他方の側へ像９２を形成するようになる。以下においては、このように光学パネル２０の他方の側に形成される像９２を、後述する意図しない像（ゴースト）と区別するため正規像９２とも呼ぶ。また、光学パネル２０の他方の側に正規像９２を形成するようになる元像９１からの光を、後述する意図しない像（ゴースト）を形成する光と区別するため、元像９１からの正規光とも呼ぶ。
【００６４】
元像９１からの光は、光学パネル２０の最も一方の側に配置されたレンズシート５０へ入射する。レンズシート５０は、上述したように凸レンズと同様の作用効果をすることができる。したがって、図２に示すように、レンズシート５０を光学パネル２０に設けることによって、当該レンズシート５０の光軸ｏｄ上の任意の位置ｐａからの発散光を、当該レンズシート５０の光軸ｏｄ上における当該位置ｐａよりも光学パネル２０から離間した位置ｐｂからの発散光と同様に整形することができる。すなわち、図２に示すように、レンズシート５０を光学パネル２０に設けることによって、実際には光学パネル２０の近傍に位置する元像９１からの光Ｌ２１が、光学パネル２０からより遠く離れた位置に配置されており且つ元像９１を拡大した形状の仮想元像９１ａから射出される光と同様の光路で、レンズシート５０の他側（出光側）に位置する第１光学シート３０および第２光学シート４０に入射するようになる。つまり、実際には元像９１が光学パネル２０の近傍に配置されているにもかかわらず、レンズシート５０を設けることにより、レンズシート５０を透過した光は、像９１よりも光学パネル２０から遠く離れた位置に配置されるとともに元像９１を拡大した形状となっている仮想元像９１ａからの光として、第１光学シート３０および第２光学シート４０に入射する。
【００６５】
ここで説明する構成では、レンズシート５０の光軸ｏｄが、光学パネル２０の法線方向ｎｄと平行となっている。したがって、光軸ｏｄ上の点から発散する光の進行方向を、収差の影響を極めて効果的に防止しながら、変化させることができる。そして、図２に示すように、元像９１は、レンズシート５０の光軸ｏｄ上に配置されている。さらには、円錐形状からなる元像９１は、レンズシート５０の光軸ｏｄを中心軸として回転対称となるように配置されている。したがって、レンズシート５０に起因した収差の影響を効果的に抑えることによって、再生される像９２の変形や変色を効果的に防止することが可能となる。
【００６６】
レンズシート５０を透過した光は、光学パネル２０の一方の側に配置された第１光学シート３０へ入射する。第１光学シート３０は、第１配列方向ｄａに配列された多数の第１光透過部３５を有し、各第１光透過部３５は互いに平行な第１反射面３６を有している。第１光学シート３０の第１反射面３６は、第１反射面３６と平行な面で鏡面反射された像を形成するように、元像９１からの正規光を反射する。第１反射面３６は、第１配列方向ｄａに直交する方向に延びていることから、図４に示すように、第１光学シート３０は、第１光学シートの主切断面において第１反射面３６に直交するようになる面を中心として面対称となる位置に像を再生するように、レンズシート５０からの光を反射する。
【００６７】
上述したように、各第１反射面３６は、第１光学シート３０の法線方向、言い換えると光学パネル２０の法線方向に対して傾斜している。したがって、第１光学シート３０は、第１光学シート３０の法線方向、言い換えると光学パネル２０の法線方向に対して傾斜方向に向けて像を再生する。
【００６８】
また、第１光学シート３０の他方の側（出光側）には、第２光学シート４０が配置されている。第２光学シート４０は、第２配列方向ｄｂに配列された多数の第２光透過部４６を有し、各第２光透過部４６は互いに平行な第２反射面４６を有している。第２光学シート４０の第２反射面４６は、第２反射面４６と平行な面で鏡面反射された像を形成するように、第１反射面３６で反射された後の元像９１からの正規光を反射する。第２反射面４６は、第２配列方向ｄｂに直交する方向に延びていることから、図４に示すように、第２光学シート４０は、第２光学シートの主切断面において第２反射面４６に直交するようになる面を中心として面対称となる位置に像を再生するように、第１反射面３６で反射された後の元像９１からの正規光を反射する。
【００６９】
上述したように、各第２反射面４６は、第２光学シート４０の法線方向、言い換えると光学パネル２０の法線方向に対して傾斜している。したがって、第２光学シート４０は、第２光学シート４０の法線方向、言い換えると光学パネル４０の法線方向に対して傾斜方向に向けて像を再生する。
【００７０】
以上のようにして、レンズシート５０を介することによって、元像９１からの光が、当該元像９１よりも第１光学シート３０から離間した位置に配置されるとともに当該元像９１を拡大した形状を有する仮想元像９１ａからの光と同様の光路で、すなわち、仮想元像９１ａからの光を再現するようにして、第１光学シート３０へ入射する。そして、仮想元像９１ａからの光を、第１光学シート３０の第１反射面３６および第２光学シート４０の第２反射面４６で反射することによって、第１反射面３６および第２反射面４６の向きと、光学パネル２０に対する仮想元像９１ａの相対位置とに応じた位置および向きで、仮想元像９１ａと同様の寸法および形状を有した像９２が再生されるようになる。また、実際の元像９１からの光Ｌ２１は、元像９１の各位置から種々の方向に進み出て、光学パネル２０に入射している。したがって、観察者は、表示装置１０によって光学パネル２０の他方の側に結象された象９２を裸眼で三次元的に把握することができる。
【００７１】
上述したように、各反射面３６，４６は、光学シート３０，４０の法線方向、言い換えると光学パネル２０の法線方向に対して傾斜している。したがって、光学シート３０，４０は、光学シート３０，４０の法線方向、言い換えると光学パネル２０の法線方向に対して傾斜した方向に向けて像を再生する。したがって、上述したように、光学パネル２０の法線方向に沿って光学パネル２０に対面する位置に元像９１を配置しておいたとしても、元像９１が反射面３６，４６の間から直接観察され得ない方向から再生された像を観察することができる。
【００７２】
すなわち、特開２０１１−８１３０９号公報に開示された表示装置とは異なり、光学パネル３０の近傍となる光学パネル３０に直面する位置に元像９１を配置することができ、これにより、表示装置１０のケーシング１５を小型化することができる。表示装置１０が小型化されれば、表示装置１０の配置に自由度が増し、裸眼で立体的に像９１を再生することができる有用な表示装置１０を、種々の用途に幅広く適用することが可能となる。
【００７３】
加えて、レンズシート５０を設けることによって、表示装置１０に実際に配置される元像９１を、再生される像９２よりも小型化することが可能となる。加えて、レンズシート５０を設けることによって、像９２の再生位置から光学パネル２０までの距離よりも、光学パネル２０から元像９１までの距離を短くすることができる。すなわち、光学パネル２０の近傍に元像９１を配置しながら、光学パネル２０から遠くに浮かび上がる立体像９２を再生することができる。これらのことから、表示装置１０のケーシング１５を飛躍的に小型化しながら、表示装置１０から遠くに飛び出すインパクトのある像９２を再生することができる。
【００７４】
なお、本件発明者らが確認を行ったところ、特開２０１１−８１３０９号公報に開示された表示装置のように、光学パネルの法線方向に沿って光学パネルに元像が配置されておらず、このため元像からの光が光学パネルの法線方向に対して大きく傾斜した方向から光学パネルに入射する表示装置に、レンズシートを適用したところ、上述した本実施の形態と同様の作用効果を得ることができなかった。それどころか、元像に対応する予定した像を再生することすらできなかった。
【００７５】
一方、本実施の形態では、レンズシート５０の光軸ｏｄが、光学パネル２０の法線方向ｎｄと平行となっている。したがって、光軸ｏｄ上の点から発散する光の進行方向を、収差の影響を極めて効果的に防止しながら、変化させることができる。このため従来の表示装置とは異なり、意図した像９２の再生が可能となったものと推定される。この推定を裏付ける事実として、図２に示すように、元像９１がレンズシート５０の光軸ｏｄ上に配置され、さらには、元像９１が、レンズシート５０の光軸ｏｄを中心軸として回転対称となる形状を有している場合、レンズシート５０に起因した収差の影響が極めて効果的に抑えられ、再生される像９２の歪み、くずれ、変形、変色を効果的に防止することが可能となった。
【００７６】
ところで、本件発明者らが実験を重ねたところ、上述したように反射面３６，４６の間から元像９１が直接に観察されないようにしたとしても、正規像９２とは異なる像、とりわけ正規像９２と類似した形状を有するゴーストが視認されてしまった。本件発明者らの研究によれば、このような意図しない像の形成は、ケーシング１５内を進む規則的な迷光等が元像９１で反射し、その後に光学パネル２０を透過して観察方向に進み出ていることに起因しているものと考えられ、その一方で、上述した式（ａ）〜（ｄ）、或いは、式（ｅ）〜（ｈ）が満たされる光学パネル２０によれば、意図しない像が観察されることを効果的に抑制することができた。
【００７７】
本件発明者らは、鋭意研究を重ねた結果として、最も明瞭に視認され得るゴーストは、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光に起因した像であり、次に視認され得るゴーストは、光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光に起因した像であり、その一方で、その他の光に起因した像（例えば、光透過部３５，４５で三回以上反射されて光透過部３５，４５を透過する光に起因した像）は実質的に明瞭には視認され得ないことを知見した。そして、上述した構成の光学パネル２０によれば、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光に起因した像および光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光に起因した像の両方が観察され得ない角度域Ａｓを生じさせることができ、この結果として、意図しない像が観察されることを効果的に抑制することができる。以下、このような光学作用について、一枚の光学シート３０，４０から出射する光の進行方向を参照しながら、詳しく説明する。
【００７８】
まず、主に図５を参照しながら、正規像９２が観察され得る角度域Ａａについて説明する。前提として、図１および図２に示すように、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに沿って光学パネル２０に対向する位置に元像９１を配置し、且つ、反射面３６，４６が光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに対して傾斜していることを想定すると、光学シートの主切断面において、光学パネル２０の正面方向ｎｄから、光学パネル２０の正面方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から、正規像９２が観察され得る。
【００７９】
次に、正規像９２が観察され得る観察方向の各光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対する最大角度θ１ａ，θ２ａは、図５の光Ｌ５の光路を取り光学シート３０，４０から出射する方向が、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対してなす角度である。図５に示すように、この光Ｌ５は、光学シートの主切断面において、光透過部３５，４５の反射面３６，４６と対向する対向面３７，４７の一方の側（入光側）の端部に接する光路で光透過部３５，４５に入射し、反射面３６，４６で反射された後に、光透過部３５，４５の対向面３７，４７の他方の側（出光側）の端部に接する光路で光学シート３０，４０から屈折して出射する。
【００８０】
なお、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対して図５の光Ｌ５よりも大きく傾斜した方向に進む光は、光透過部３５，４５の反射面３６，４６で反射された後に、対向面３７，４７でも反射されることになる。すなわち、正規像９２を形成する正規光とはなり得ない。
【００８１】
次に、主に図６を参照しながら、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光Ｌ６に起因したゴースト（意図しない像）が観察され得る角度域Ａｂについて説明し、その後、主に図７を参照しながら、光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光Ｌ７に起因したゴースト（意図しない像）が観察され得る角度域Ａｃについて説明する。なおここでは、前提として、正規像９２を観察しながらゴーストが観察されるか否かを検討するため、図８に示すように、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄに対して、正規像９２が観察され得る角度域Ａａと同じ側に傾斜した角度域について検討する。
【００８２】
反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光Ｌ６、すなわち、光透過部３５，４５を素抜けする光に起因したゴーストは、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄから観察され得る。また、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光Ｌ６に起因したゴーストが観察され得る観察方向（角度域Ａｂ）の各光学シート３０，４０の法線方向に対する最大角度θ１ｂ，θ２ｂは、図６の光Ｌ６の光路を取り光学シート３０，４０から出射する方向が、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対してなす角度である。図６に示すように、この光Ｌ６は、光学シートの主切断面において、光透過部３５，４５の反射面３６，４６の一方の側（入光側）の端部に接する光路で光透過部３５，４５に入射し、反射面３６，４６および対向面３７，４７で反射されることなく、光透過部３５，４５の対向面３７，４７の他方の側（出光側）の端部に接する光路で光学シート３０，４０から出射する。
【００８３】
この光Ｌ６が第１光学シート３０の第１光透過部３５内を進む際の進行方向が第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ１ｂ’は、次の式（ｘ１ａ）で表される。そして、この光Ｌ６が、第１光学シート３０から出射する際には、式（ｘ１ｂ）で表されるスネルの法則が満たされる。したがって、この光Ｌ６の第１光学シート３０からの出射方向が第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ１ｂは、式（ｘ１ｃ）で表される。第１光学シートと同様に、光Ｌ６が第２光学シート４０の第２光透過部４５内を進む際の進行方向が第２光学シート４０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ２ｂ’は、次の式（ｘ２ａ）で表される。そして、この光Ｌ６が、第２光学シート３０から出射する際には、式（ｘ２ｂ）で表されるスネルの法則が満たされ、この光Ｌ６の第２光学シート４０からの出射方向が第２光学シート４０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ２ｂは、式（ｘ２ｃ）で表される。
【００８４】
＜第１光学シート＞
θ1b’ ＝ arctan（ W1a / H1 ） ---式（x1a）
n1a × sinθ1b’ ＝ sinθ1b ---式（x1b）
θ1b ＝ arcsin ( n1a × sin ( arctan（ W1a / H1 ）) ) ---式（x1c）
＜第２光学シート＞
θ2b’ ＝ arctan（ W2a / H2 ） ---式（x2a）
n2a × sinθ2b’ ＝ sinθ2b ---式（x2b）
θ2b ＝ arcsin ( n2a × sin ( arctan（ W2a / H2 ）) ) ---式（x2c）
【００８５】
これらの式において、第１光学シートの主切断面において、第１光透過部３５の一方の側（入光側）の端部における第１配列方向ｄａに沿った幅をＷ１ａとし、第１光透過部３５の他方の側（出光側）の端部における第１配列方向ｄａに沿った幅をＷ１ｂとし、第１光学シート３０への法線方向ｎｄに沿った第１光透過部３５の高さをＨ１とし、第１光透過部３５をなす材料の屈折率をｎ１ａとしている。また、第２光学シートの主切断面において、第２光透過部４５の一方の側（入光側）の端部における第２配列方向ｄｂに沿った幅をＷ２ａとし、第２光透過部４５の他方の側（出光側）の端部における第２配列方向ｄｂに沿った幅をＷ２ｂとし、第２光学シート４０への法線方向ｎｄに沿った第２光透過部４５の高さをＨ２とし、第２光透過部４５をなす材料の屈折率をｎ２ａとしている。
【００８６】
なお、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対して図６の光Ｌ６よりも大きく傾斜した方向に進む光は、光透過部３５，４５の対向面３７，４７で少なくとも反射されることになる。このため、最も明瞭に確認されるゴーストを形成する第１反射面３６で反射されることなく第１光透過部３５を透過する光Ｌ６が、第１光学シート３０から出射する角度域Ａｂは、第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対して、０°以上、且つ、式（ｘ１ｃ）で表される角度θ１ｂ以下の角度をなす領域となる。また、最も明瞭に確認されるゴーストを形成する第２反射面４６で反射されることなく第２光透過部４５を透過する光Ｌ６が、第２光学シート４０から出射する角度域Ａｂは、第２光学シート４０の法線方向ｎｄに対して、０°以上、且つ、式（ｘ２ｃ）で表される角度θ２ｂ以下の角度をなす領域となる。
【００８７】
一方、図７に示すように、光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光Ｌ７に起因したゴーストが観察され得る観察方向（角度域Ａｃ）の各光学シート３０，４０の法線方向に対する最小角度θ１ｃ，θ２ｃは、図７の光Ｌ７の光路を取り光学シート３０，４０から出射する方向が、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対してなす角度である。図７に示すように、この光Ｌ７は、光学シートの主切断面において、光透過部３５，４５の対向面３７，４７の一方の側（入光側）の端部で反射しながら光透過部３５，４５に入射し、その後に光透過部３５，４５の反射面３６，４６の他方の側（出光側）の端部で反射しながら光学シート３０，４０から出射する。
【００８８】
なお、この光Ｌ７は、第１反射面３６で反射することによって、図７において点線で示す方向ｄ７に進む。この方向ｄ７が第１光学シート３０の法線方向に対してなす角度は、θ１ｃ’は、図７中における角度θ１α、角度θ１β、角度θ１γを用いて、次の式（ｙ１ａ）で表される。そして、図７において点線で示す方向ｄ７に進む光Ｌ７が、第１光学シート３０から出射する際には、式（ｙ１ｂ）で表されるスネルの法則が満たされる。したがって、この光Ｌ７の第１光学シート３０からの出射方向が第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ１ｃは、式（ｙ１ｃ）で表される。第１光学シート３０と同様に、光Ｌ７は、第２反射面４６で反射することによって、図７において点線で示す方向ｄ７に進む。この方向ｄ７が第２光学シート４０の法線方向に対してなす角度は、θ２ｃ’は、図７中における角度θ２α、角度θ２β、角度θ２γを用いて、次の式（ｙ２ａ）で表される。そして、図７において点線で示す方向ｄ７に進む光Ｌ７が、第２光学シート４０から出射する際には、式（ｙ２ｂ）で表されるスネルの法則が満たされる。したがって、この光Ｌ７の第２光学シート４０からの出射方向が第２光学シート４０の法線方向ｎｄに対してなす角度θ２ｃは、式（ｙ２ｃ）で表される。
＜第１光学シート＞
θ1c’ ＝θ1β + θ1γ = θ1α + ２ × θ1γ ---式（y1a）
n1a × sinθ1c’ ＝ sinθ1c ---式（y1b）
θ1c ＝ arcsin ( n1a × sin ( θ1α + ２ × θ1γ ）) ---式（y1c）
＜第２光学シート＞
θ2c’ ＝θ1β + θ1γ = θ1α + ２ × θ1γ ---式（y2a）
n2a × sinθ2c’ ＝ sinθ2c ---式（y2b）
θ2c ＝ arcsin ( n2a × sin ( θ1α + ２ × θ1γ ) ) ---式（y2c）
【００８９】
また、式（ｙ１ａ）、式（ｙ１ｂ）、式（ｙ１ｃ）、式（ｙ２ａ）、式（ｙ２ｂ）および式（ｙ２ｃ）で用いた角度θ1α、角度θ1γ、角度θ２αおよび角度θ２γは、次の式（ｚ１）〜式（ｚ４）によって表される。また、式（ｙ１ａ）、式（ｙ１ｂ）、式（ｙ１ｃ）、式（ｙ２ａ）、式（ｙ２ｂ）、式（ｙ２ｃ）で用いたその他の符号、並びに、式（ｚ１）〜式（ｚ４）で用いた符号は、既に説明した式（ｘ１ａ）、式（ｘ１ｂ）、式（ｘ１ｃ）、式（ｘ２ａ）、式（ｘ２ｂ）および式（ｘ２ｃ）で用いた符号と同様となっている。
θ1α ＝ arctan（ (W1a - W1b ) / H1 ） ---式（z1）
θ1γ ＝ arctan（ W1b / H1 ） ---式（z2）
θ2α ＝ arctan（ (W2a - W2b ) / H2 ） ---式（z3）
θ2γ ＝ arctan（ W2b / H2 ） ---式（z4）
【００９０】
なお、光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対して図７の光Ｌ７よりも小さく傾斜した方向に進む光は、光透過部３５，４５の対向面３７，４７で反射されたとしても、その後に、反射面３６，４６で反射されることはない。このため、比較的に明瞭に確認されるゴーストを形成する第１光透過部３５で二回反射されて第１光透過部３５を透過する光Ｌ７が、第１光学シート３０から出射する角度域Ａｃは、第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対して、式（ｙ１ｃ）で表される角度θ１ｃ以上の角度をなす領域となる。また、比較的に明瞭に確認されるゴーストを形成する第２光透過部４５で二回反射されて第２光透過部４５を透過する光Ｌ７が、第２光学シート４０から出射する角度域Ａｃは、第２光学シート４０の法線方向ｎｄに対して、式（ｙ２ｃ）で表される角度θ２ｃ以上の角度をなす領域となる。
【００９１】
ここで、以上の検討結果を基にして、各光学シート３０，４０の法線方向ｎｄに対して一側に傾斜した方向から当該光学シート３０，４０を観察した際に、正規像９２が観察され得る角度域Ａａ、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光Ｌ６に起因した最も明瞭に確認されるゴーストが観察され得る角度域Ａｂ、および、光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光Ｌ７に起因した比較的に明瞭に確認されるゴーストが観察され得る角度域Ａｃを、図８にまとめて示した。
【００９２】
ここで、既に説明した次の式（ａ）〜（ｄ）が、第１光学シート３０において満たされる場合について検討する。
θ1y1  ＝  arctan （ （ W1a - W1b ） / H1 ）     --- 式（ａ）
θ1y2  ＝  arctan （ W1b / H1 ）   --- 式（ｂ）
θ1x  ＝  arctan （ W1a / H1 ）    --- 式（ｃ）
( ２ × θ1x1 ) + θ1x2 ＞ θ1y    --- 式（ｄ）
式（ａ）および式（ｄ）における角度θ1y1は、式（ｚ１）で示される角度θ1αと同一であり、式（ｂ）および式（ｄ）における角度θ1y2は、式（ｚ２）で示される角度θ1γと同一である。また、式（ｃ）および式（ｄ）における角度θ1xは、式（ｘ１ａ）で示される角度θ1ｂ’と同一である。そして、式（ｄ）が満たされる場合には、式（ｘ１ｃ）および式（ｙ１ｃ）の比較から明らかなように、式（ａ）〜式（ｄ）が満たされる場合には、図８に示すように、式（ｘ１ｃ）で示される角度θ１ｂが、式（ｙ１ｃ）で示される角度θ１ｃよりも小さくなる。
【００９３】
この場合、第１反射面３６で反射されることなく第１光透過部３５を透過する光Ｌ６に起因した最も明瞭に確認されるゴースト、および、第１光透過部３５で二回反射されて第１光透過部３５を透過する光Ｌ７に起因した比較的に明瞭に確認されるゴーストの両方が視認され得ない角度域Ａｓが生じることなる。また、図５に示された光Ｌ５の第１光透過部３５内での進行方向の第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対する傾斜角度は、明らかに、図７に示された光Ｌ７の第１光透過部３５内での進行方向の第１光学シート３０の法線方向ｎｄに対する傾斜角度よりも、大きくなっている。このため、角度域Ａｓにおいて、意図した正規像９２を観察することが可能となる。つまり、式（ａ）〜（ｄ）が満たされる場合には、第１光学シート３０の他方の側（出光側）において、第１反射面３６で反射されることなく第１光透過部３５を透過する光Ｌ６に起因した最も明瞭に確認されるゴースト、および、第１光透過部３５で二回反射されて第１光透過部３５を透過する光Ｌ７に起因した比較的に明瞭に確認されるゴーストの両方が視認され得ない角度域Ａｓにおいて、意図した正規像９２を観察することが可能となる。
【００９４】
また、第１光学シート３０と同様に、既に説明した次の式（ｅ）〜（ｈ）が第２光学シート４０において満たされる場合には、図８に示すように、式（ｘ２ｃ）で示される角度θ２ｂが、式（ｙ２ｃ）で示される角度θ２ｃよりも小さくなる。
θ2y1  ＝  arctan （ （ W2a - W2b ） / H2 ）    --- 式（ｅ）
θ2y2  ＝  arctan （ W2b / H2 ）   --- 式（ｆ）
θ2x  ＝  arctan （ W2a / H2 ）    --- 式（ｇ）
( ２ × θ2y1 ) + θ2y2 ＞ θ2x    --- 式（ｈ）
そして、第１光学シート３０と同様に、式（ａ）〜（ｄ）が満たされる場合には、第２光学シート４０の他方の側（出光側）において、第２反射面４６で反射されることなく第２光透過部４５を透過する光Ｌ６に起因した最も明瞭に確認されるゴースト、および、第２光透過部４５で二回反射されて第２光透過部４５を透過する光Ｌ７に起因した比較的に明瞭に確認されるゴーストの両方が視認され得ない角度域Ａｓにおいて、意図した正規像９２を観察することが可能となる。
【００９５】
以上のことから、光学パネル２０の他方の側において、反射面３６，４６で反射されることなく光透過部３５，４５を透過する光Ｌ６に起因した最も明瞭に確認されるゴースト、および、光透過部３５，４５で二回反射されて光透過部３５，４５を透過する光Ｌ７に起因した比較的に明瞭に確認されるゴーストの両方が視認され得ない角度域Ａｓにおいて、意図した正規像９２を観察することが可能となる。すなわち、これまで視認性を悪化してきたゴーストの発生を抑えながら、正規像９２を明瞭に観察することが可能となる。
【００９６】
ところで、本実施の形態で説明した、光学シート３０，４０においては、光透過部３５，４５の間に低屈折率部３８，４８が設けられている。そして、この低屈折率部３８，４８は、可視光を吸収する機能を有した光吸収粒子３９ｂ，３９ｂを含んでいる。このため、ケーシング１５の外部からケーシング１５の内部へ進む外部からの光が、この光吸収粒子３９ｂ，３９ｂによって吸収され、外部からの光によって、ケーシング１５内の元像が特定の方向から照明されてしまうことを防止することができる。これにより、ゴーストを形成するようになる元像９１からの光の発生自体を効果的に抑制することができる。
【００９７】
また、図４に示すように、光透過部３５，４５が隙間をあけて設けられている場合には、基部３１，４１から低屈折率部３８，４８へ入射する光Ｌ４ａも発生する。このような光は特定の方向から観察されるゴーストを形成し得る。本実施の形態のように、低屈折率部３８，４８が光吸収機能を有している場合には、このような光Ｌ４ａも吸収して、ゴーストの発生を抑制することができる。
【００９８】
以上のような本実施の形態によれば、光学パネル２０の第１反射面３６は、光学パネル２０の法線方向ｎｄに対して傾斜し、第２反射面４６は、光学パネル２０の法線方向ｎｄに対して傾斜している。したがって、光学パネル２０の法線方向ｎｄに沿って当該光学パネル２０に対面する位置に元像９１を配置した場合でも、元像９１が観察され得ない方向から再生された像９２を観察することができる。このため、光学パネル２０の近傍に元像９１を配置することができ、これにより、表示装置１０を小型化することが可能となる。
【００９９】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。
【０１００】
例えば、上述した実施の形態において、レンズシート３０が、フレネルレンズとして構成されている例を示したが、これに限られず、例えば、通常の凸レンズとして構成されていてもよい。
【０１０１】
また、上述した実施の形態においては、光学シート３０，４０とは別途に、レンズシート５０が設けられた例を示したが、これに限られない。一例として図９に示すように、第１光学シート３０が、屈折または反射によって光を発散または集束させるレンズ光学機能を有した光学素子として構成されていてもよい。図９に示された例においては、第１光学シート３０の一方の側の面３０ａが、レンズ光学機能を有したレンズ３２として形成されている。図９の光学シートの一方の側の面３０ａ、すなわち入光側面は、凸レンズと同等のレンズ光学機能を発揮し得るフレネルレンズから構成されている。したがって、図９に示された第１光学シート３０は、入光側面をなすように配列された多数の単位レンズ５１を有する。第１光学シート３０の一方の側の面３０ａをなすレンズ３２の光軸ｏｄは、上述した実施の形態と同様に、光学パネル２０のパネル面への法線方向ｎｄと平行となっている。
【０１０２】
さらに、上述した実施の形態において、元像９１が、実物のモデルからなる例を示したがこれに限られず、元像自体が映像として形成された像であってもよい。
【０１０３】
さらに、上述した実施の形態において、光学パネル２０が一つのみ表示装置１０に設けられている例を示したが、これに限られず、二以上の光学パネル２０が設けられていてもよい。このような変形例においては、第１の光学パネルが、元像からの光によって第１の像を形成し、第２の光学パネルが、第１の像をなす光によって第２の像を形成するようにしてもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態において、光学パネル２０に含まれた第１光学シート３０および第２光学シート４０が同一に構成されている例を示したが、これに限られず、第１光学シート３０および第２光学シート４０が、寸法や形状等の構成において互いに異なっていてもよい。
【０１０５】
さらに、上述した実施の形態において、光学シート３０，４０の低屈折率部３８，４８に、可視光を吸収する機能を有した光吸収粒子３９ａ，４９ａが混入されている例を示したが、これに限られない。光吸収粒子３９ａ，４９ａに代えて或いは光吸収粒子３９ａ，４９ａに加えて、可視光を反射する機能を有した粒子が低屈折率部３８，４８に加えられてもよいし、低屈折率部３８，４８に粒子が混在されていなくてもよい。
【０１０６】
さらに、上述した実施の形態において、光学シート３０，４０が低屈折率部３８，４８を有する例を示したが、これに限られず、低屈折率部３８，４８が設けられていなくてもよい。
【０１０７】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  表示装置
１５  ケーシング
２０  光学パネル
３０  第１光学シート
３０ａ  一方の側の面、入光側面
３０ｂ  他方の側の面、出光側面
３１  基部
３２  レンズ
３５  第１光透過部
３６  第１反射面
３７  第１斜面
３８  第１低屈折率部
３９ａ  主部
３９ｂ  光吸収粒子
４０  第２光学シート
４０ａ  一方の側の面、入光側面
４０ｂ  他方の側の面、出光側面
４１  基部
４５  第２光透過部
４６  第２反射面
４７  第２斜面
４８  第２低屈折率部
４９ａ  主部
４９ｂ  光吸収粒子
５０  レンズシート
５１  単位レンズ
５１ａ  レンズ面
【図１】
0005828399.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005828399.tif 000008
【図８】
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【図９】
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